MPP-Tracker: maximale Power für die PV-Anlage

Kai Janßen
Zuletzt aktualisiert: 02/05/2022
Kategorie: Wechselrichter

MMP-Tracker bedeutet Maximum Power Point Tracker. Dieser befindet sich meist im Wechselrichter und hat die Funktion, die maximale Leistung der Photovoltaikanlage zu ermitteln und auf diese zu optimieren. Der MPP-Tracker beeinflusst dabei den Lastwiderstand der PV-Anlage. 

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Warum ist ein MPP-Tracker wichtig? 

Der MPP-Tracker überwacht ständig die Arbeit der Solarmodule und sorgt dafür, dass diese möglichste am Leistungsoptimum arbeiten. 

In einer Solarzelle steigt die Stromstärke mit zunehmendem Lichteinfall an. Allerdings erhitzt sich die Zelle dabei ebenfalls. Mit steigender Temperatur nimmt zeitgleich die Spannung in der Solarzelle ab. Da sich sowohl die Stromstärke als auch die Stromspannung laufend ändern, variiert damit einhergehend auch der Maximum Power Point.

Was ist der Maximum Power Point (MPP)?

Der Maximum Power Point (MPP) ist der Punkt, an dem die Photovoltaikanlage ihre höchste Leistung erzielt. Der MPP verändert sich jedoch laufend durch die verschiedenen Einflussfaktoren und muss deshalb ständig neu berechnet werden.

Der MPP-Tracker muss somit durchgehend über eine Variation des Leistungswiderstandes diese beiden Parameter in der Solarzelle anpassen. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Solarzelle eine möglichst lange Zeit am, beziehungsweise nahe, des Maximum Power Points betrieben wird. Hierdurch kann der Wirkungsgrad der Photovoltaikanlage bestmöglich ausgeschöpft werden.

Funktionsweise eines MPP-Trackers

Wechselrichter verfügen über ein Stellglied - sogenannte „Pulsweitenmodulation“. Dieses Bauteil schaltet den Wechselrichter mittels eines Microcontrollers ein- beziehungsweise aus. So wird die Eingangsspannung aufseiten der Photovoltaikanlage und die Ausgangsspannung auf der Netzseite eingestellt.

Steigt der Sollwert an, bleibt der Wechselrichter länger eingeschaltet. Fällt der Sollwert hingegen ab, wird der Wechselrichter länger ausgeschaltet. Sofern ein Anstieg der Leistung durch diese Anpassung verzeichnet wird, wird diese fortgesetzt. Sinkt die Leistung hingegen ab, erfolgt die Regulierung in entgegengesetzter Richtung.

Der MPP einer PV-Anlage wird in einem Diagramm dargestellt. Den Achsen des Diagramms werden die Werte I für die Stromstärke und U für die Spannung zugewiesen. Multipliziert man die Werte, erhält man den Maximum Power Point.

MPP Tracker Leistungs Stromkurve

Quelle: Wikipedia.de

Durch verschiedene Störfaktoren werden die Spannung und die Stromstärke ständig beeinflusst. So steigt beispielsweise der Wert I für die Stromstärke, wenn die Sonne mittags am intensivsten scheint und sinkt, wenn es bewölkt ist. Innerhalb der Solarmodule sinkt der Wert U, also die Spannung, wenn das Modul eine höhere Temperatur erreicht.

Integration im Wechselrichter und Laderegler

Bei netzgekoppelten Photovoltaikanlagen  erfolgt das MPP-Tracking im Wechselrichter mittels eines Microcontrollers. Dieser überprüft fortlaufend die Stromparameter in den Solarzellen und reguliert den Leistungswiderstand entsprechend. Ziel ist es, dass die Solarzelle so lange wie möglich nahe am MPP betrieben wird.

Wird eine Solaranlage im Inselmodus, also ohne Anschluss an das Stromnetz, betrieben, übernimmt zumeist der Laderegler das MPP-Tracking.

Welche Verfahren gibt es beim MPPT?

  • Spannungserhöhungs-Verfahren: Um auf die unterschiedliche Strahlungsintensität im Laufe des Tages zu reagieren, arbeitet der MPP Tracker mit einem Spannungserhöhungsverfahren. Dabei erhöht er die Spannung in den Modulen Schritt für Schritt. Irgendwann entsteht ein Leistungsabfall und der Tracker weiß, dass der MPP überschritten wurde. Als Folge wird die Spannung wieder gesenkt.
  • Schattenmanagement: Zusätzlich kann die Anpassung an sich ändernde Lichtverhältnisse auch durch das sogenannte „Schattenmanagement“ optimiert werden. Hierbei wird alle 5 bis 10 Minuten die Kennlinie des Generators überprüft, um den MPP zu finden. In modernen Solaranlagen ist diese Funktion bereits integriert. Bei älteren Modellen kann das Schattenmanagement relativ einfach nachgerüstet werden.
  • Verfahren der Lastsprünge: Das Verfahren der Lastsprünge erfasst Änderungen der Belastung der Solarzellen in kleinen Schritten. Hierbei wird die abgegebene Leistung gemessen. Sie wird so lange in eine Richtung gemessen, bis sie abfällt. Dann wird sie in die andere Richtung gemessen. Bei diesem Verfahren kann nur ein Näherungswert ermittelt werden und kein genauer Maximum Power Point.

Grenzen eines MPP-Trackers

Ein MPP-Tracker kann sich immer nur auf einen Maximum Power Point einstellen. Das bedeutet, dass alle Solarmodule auch bei einer Teilverschattung gleich behandelt werden. Die Steuerung einzelner Solarmodule ist mit dem MPPT nicht möglich. 

Deshalb lohnt es sich bei einer regelmäßigen Verschattung der PV-Anlage, statt einem MPP-Tracker auf mehrere Modulwechselrichter zu setzen. Diese regeln die einzelnen PV-Module statt der kompletten Solaranlage. Alternative bieten zudem Stringwechelrichter sowie PV-Optimierer.
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